Sənaye avtomatlaşdırma tətbiqləri üçün OpenPLC-dən istifadə etməklə riyazi əməliyyatlar

Proqramlaşdırıla bilən məntiq kontrollerləri sadə açıq/qapalı qərarları icra etməkdən daha çoxunu edir. Müasir avtomatlaşdırma sistemləri xam sensor siqnallarını mühəndislik vahidlərinə çevirmək, proses dəyişənlərini tənzimləmək, istehsal məlumatlarını izləmək, səmərəlilik göstəricilərini hesablamaq və real vaxt rejimində idarəetmə qərarlarını dəstəkləmək üçün fasiləsiz riyazi hesablamalar aparır.

Qablaşdırma maşınını idarə etməkdən, su təmizləmə qurğusunu monitorinq etməkdən, istehsal xəttini işlətməkdən və ya paylanmış proses sistemini idarə etməkdən asılı olmayaraq, riyazi funksiyalar sənaye avtomatlaşdırmasının əsas komponenti olaraq qalır.

OpenPLC mühəndislərə bu hesablamaları birbaşa idarəetmə proqramında yerinə yetirməyə imkan verən hərtərəfli arifmetik funksiya blokları toplusu təqdim edir. Ayrı-ayrı təlimatlar sadə görünsə də, onların praktiki tətbiqləri demək olar ki, hər bir sənaye sahəsini əhatə edir.

Analoq ötürücülərin miqyaslandırılmasından istehsal məhsuldarlığının hesablanmasına qədər riyazi əməliyyatlar xam məlumatları operatorların və idarəetmə sistemlərinin istifadə edə biləcəyi mənalı informasiyaya çevirməyə kömək edir.

OpenPLC açıq mənbəli platforma olsa da, eyni riyazi anlayışlar Allen-Bradley ControlLogix, Siemens SIMATIC S7, ABB PLC sistemləri və müasir istehsal müəssisələrində istifadə olunan bir çox digər sənaye kontrolleri də daxil olmaqla kommersiya avtomatlaşdırma sistemlərinə tətbiq olunur.

Buna görə də bu təlimatların necə işlədiyini anlamaq istifadə olunan PLC platformasından asılı olmayaraq faydalıdır.

Sənaye avtomatlaşdırmasında riyazi funksiyalar nə üçün vacibdir

Bir çox yeni PLC proqramçısı kontrollerləri əvvəlcə mühərrikləri işə salmaq, klapanları aktivləşdirmək və ya düymələrə cavab vermək kimi diskret məntiq əməliyyatları ilə əlaqələndirir. Bu funksiyalar vacib olsa da, sənaye avtomatlaşdırmasının əhəmiyyətli hissəsi ədədi hesablamalara əsaslanır.

Hər gün PLC-lər aşağıdakıları əhatə edən minlərlə riyazi əməliyyat yerinə yetirir:

• Temperatur çevirmələri
• Təzyiq hesablamaları
• Axın ölçmələri
• Çən səviyyəsinin monitorinqi
• Mühərrik sürətinin hesablanması
• İstehsalın sayılması
• Enerji sərfiyyatının izlənməsi
• Keyfiyyətə nəzarət ölçmələri
• Prosesin optimallaşdırılması rutinləri
• Avadanlığın məhsuldarlığının monitorinqi

Riyazi təlimatlar olmadan sənaye kontrollerləri sadə rele əvəzetmə funksiyası ilə məhdudlaşardı.

Müasir avtomatlaşdırma sistemləri isə proses şəraitini fasiləsiz qiymətləndirə və ağıllı əməliyyat qərarları qəbul edə bilən güclü real vaxt hesablama platformaları kimi fəaliyyət göstərir.

Bu imkan PLC sistemlərini sənaye HMI platformaları, SCADA proqram təminatı, tarixçə sistemləri və müəssisə hesabat sistemləri ilə inteqrasiya edərkən xüsusilə vacib olur.

Dəqiq riyazi hesablamalar operatorların etibarlı məlumat almasını və idarəetmə qərarlarının mənalı mühəndislik məlumatlarına əsaslanmasını təmin edir.

PLC hesablamalarını yerinə yetirməzdən əvvəl verilənlər tiplərini anlamaq

Ayrı-ayrı riyazi funksiyaları araşdırmazdan əvvəl PLC proqramlaşdırmasında verilənlər tiplərinin rolunu anlamaq vacibdir.

Hər bir riyazi əməliyyat kontroller tərəfindən istifadə olunan məlumat formatından asılıdır.

OpenPLC tam ədədlər və sürüşkən vergüllü ədədlər də daxil olmaqla bir neçə geniş yayılmış ədədi verilənlər tipini dəstəkləyir.

Ən çox istifadə olunan tiplərə aşağıdakılar daxildir:

• INT (16 bitlik tam ədəd)
• DINT (32 bitlik tam ədəd)
• REAL (sürüşkən vergüllü dəyər)

Hər bir verilənlər tipi fərqli məqsədə xidmət edir.

Tam ədəd dəyərləri səmərəlidir və daha az yaddaş tələb edir; bu da onları istehsal sayları, maşın vəziyyətləri və tam ədədli hesablamalar üçün uyğun edir.

REAL dəyərləri onluq dəqiqlik təmin edir və temperatur, təzyiq, sərf və sürət ölçmələri kimi proses dəyişənləri üçün geniş istifadə olunur.

OpenPLC-nin üstünlüklərindən biri verilənlər tiplərini ciddi şəkildə idarə etməsidir.

İcra zamanı dəyərləri avtomatik çevirən bəzi PLC platformalarından fərqli olaraq, OpenPLC riyazi əməliyyatlar boyunca məlumatların ardıcıl istifadəsini təşviq edir.

Bu yanaşma gözlənilməz nəticələri azaltmağa və proqramın etibarlılığını artırmağa kömək edir.

Məsələn, tam ədəd və sürüşkən vergüllü hesablamaların qarışdırılması nasazlıqların aradan qaldırılması zamanı diaqnostikası çətin olan yuvarlaqlaşdırma xətalarına səbəb ola bilər.

Ardıcıl verilənlər tiplərindən istifadə avtomatlaşdırma sistemi boyunca hesablama nəticələrinin proqnozlaşdırıla bilən olmasına kömək edir.

Şəkil 1. OpenPLC sənaye avtomatlaşdırılması hesablamalarında istifadə olunan hesab funksiyası blokları kitabxanasını ehtiva edir.

Riyazi əməliyyatlar real sənaye proseslərini necə dəstəkləyir

Sənaye müəssisələri xam sensor dəyərlərindən nadir hallarda birbaşa istifadə edir.

Əksər sahə qurğuları faydalı proses məlumatına çevrilməzdən əvvəl çevrilmə tələb edən elektrik siqnalları yaradır.

Təzyiq ötürücüsü 0–100 psi diapazonunu ifadə edən 4–20 mA siqnalı çıxara bilər. Temperatur ötürücüsü 0°C ilə 400°C arasındakı temperaturları ifadə edə bilər. Sərfölçən operatorların düzgün şərh edə bilməsi üçün miqyaslandırılmalı olan dəyərlər təqdim edə bilər.

Riyazi təlimatlar bu çevrilmələri avtomatik yerinə yetirir.

PLC xam verilənləri qəbul edir, hesab əməliyyatlarını tətbiq edir və displeydə göstərmək, idarəetmə, siqnalizasiya və hesabat üçün mənalı mühəndislik dəyərləri yaradır.

Bu proses fasiləsiz olaraq, çox vaxt saniyədə minlərlə dəfə baş verir.

Sənaye əməliyyatları getdikcə daha çox verilənlərə əsaslandıqca, riyazi emal müasir PLC platformalarının yerinə yetirdiyi ən vacib funksiyalardan birinə çevrilib.

Toplama (ADD) Funksiya Bloku

Toplama OpenPLC-də mövcud olan ən fundamental riyazi əməliyyatdır. Konsept baxımından sadə olsa da, toplama sənaye avtomatlaşdırma sistemlərində mühüm rol oynayır.

ADD funksional bloku iki və ya daha çox ədədi qiyməti birləşdirərək vahid çıxış nəticəsi yaradır.

Mühəndislər toplama əməliyyatından tez-tez aşağıdakılar üçün istifadə edirlər:

• İstehsal saylarının cəmlənməsi
• Kumulyativ sərfin hesablanması
• Sensor ölçmələrinin birləşdirilməsi
• İşləmə müddəti qiymətlərinin toplanması
• Enerji sərfinin izlənməsi
• Partiya istehsalı məlumatlarının idarə edilməsi

Şəkil 2. ADD funksional bloku bir neçə ədədi qiyməti vahid hesablanmış nəticədə birləşdirir.

Geniş yayılmış sənaye tətbiqlərindən biri istehsalın sayılmasıdır.

Bir neçə stansiyadan ibarət qablaşdırma xəttini təsəvvür edin. Hər stansiya növbə ərzində emal edilən məhsulların sayını qeyd edir. ADD təlimatı bu qiymətləri birləşdirərək operator interfeysində görünən ümumi istehsal sayını yarada bilər.

Enerjinin monitorinqi sistemləri bir neçə maşın və ya istehsal sahəsi üzrə ümumi elektrik sərfini hesablamaq üçün oxşar üsullardan istifadə edir.

Proses sənayesində toplama funksiyalarından çox vaxt bir neçə axının ümumi proses qurğusuna töhfə verdiyi sərfin cəmlənməsi tətbiqlərində istifadə olunur.

Çıxma (SUB) funksional bloku

Toplama qiymətləri birləşdirdiyi halda, çıxma əməliyyatı iki ədədi kəmiyyət arasındakı fərqi müəyyən edir. SUB funksional bloku sənaye avtomatlaşdırmasında ən çox istifadə olunan hesab əməliyyatlarından biridir, çünki bir çox idarəetmə qərarı yayınmalardan, ofsetlərdən və xəta hesablamalarından asılıdır.

Prosesə nəzarət mühitlərində mühəndislər çox vaxt faktiki proses qiymətini arzu olunan verilmiş qiymətlə müqayisə edirlər. Bu iki qiymət arasındakı fərq proses xətasını ifadə edir.

Bu xəta hesablaması bir çox avtomatik idarəetmə strategiyasının əsasını təşkil edir.

Çıxma əməliyyatının geniş yayılmış sənaye tətbiqlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Verilmiş qiymətlə proses qiymətinin müqayisəsinin hesablanması
• Temperatur sapmasının monitorinqi
• Çən ehtiyatlarının hesablanması
• İstehsal hədəfinin izlənməsi
• Keyfiyyət toleransının təhlili
• Material sərfinin hesablanması
• Mövqe xətasının hesablanması

Şəkil 3. SUB təlimatı iki dəyər arasındakı fərqi hesablayır və proses xətasının müəyyənləşdirilməsində geniş istifadə olunur.

Temperaturun idarə edilməsi tətbiqini nəzərdən keçirək. Texnoloji reaktor üçün hədəf temperatur 180°C ola bilər. Faktiki temperatur 172°C ölçülürsə, kontroller 8°C xəta hesablayır.

Daha sonra bu məlumat nə qədər qızdırma enerjisinin tətbiq edilməli olduğunu müəyyən edən idarəetmə alqoritminə ötürülə bilər.

Çıxma əməliyyatından istehsalın idarə edilməsi sistemlərində də geniş istifadə olunur.

Məsələn, istehsal sifarişi 10.000 ədəd tələb edirsə və cari say 7.350 ədəddirsə, qalan miqdarı SUB təlimatından istifadə etməklə dərhal hesablamaq olar.

Bu zahirən sadə hesablamalar avtomatlaşdırma sistemləri real vaxt rejimində istehsalat panelləri və performans hesabatları yaratdıqda vacib əhəmiyyət kəsb edir.

Vurma (MUL) funksiya bloku

Vurma PLC proqramlaşdırmasında mövcud olan ən güclü riyazi əməliyyatlardan biridir, çünki mühəndislərə proses dəyərlərini miqyaslandırmağa, çevirməyə və dəyişdirməyə imkan verir.

Sənaye avtomatlaşdırmasında xam sensor siqnalları nadir hallarda birbaşa mühəndislik vahidlərinə uyğun gəlir.

Bunun əvəzinə, məlumat mənalı hala gəlməzdən əvvəl miqyaslandırma əmsalları tətbiq edilməlidir.

MUL təlimatı bu miqyaslandırma əlaqələrini tətbiq etmək üçün sadə üsul təqdim edir.

Ümumi tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir:

• Analoq siqnalların miqyaslandırılması
• Mühəndislik vahidlərinin çevrilməsi
• İstehsal sürətinin hesablanması
• Maşın sürətinin hesablanması
• Enerji sərfiyyatının təhlili
• Axın əmsalının hesablanması
• Fırlanma momentinin təxmini hesablanması

Şəkil 4. Vurma əməliyyatı PLC proqramlarına sensor girişlərini miqyaslandırmağa və mühəndislik dəyərlərini hesablamağa imkan verir.

Təsəvvür edin ki, təzyiq ötürücüsü artıq 0-dan 100-ə qədər ədədi dəyərə çevrilmiş siqnal yaradır. Əgər proses hesablaması bu dəyərin başqa mühəndislik diapazonuna çevrilməsini tələb edirsə, tələb olunan miqyaslandırma əmsalı vurma əməliyyatı ilə tətbiq edilə bilər.

Vurma istehsalat analitikalarında da mühüm rol oynayır.

Konveyer sistemi hər dəqiqə sensorun yanından keçən məhsulların sayını izləyə bilər. Bu dəyəri məhsulun çəkisinə vurmaqla PLC materialın ötürmə qabiliyyətini avtomatik hesablaya bilər.

İstehsal müəssisələri səmərəliliyi izləmək və istehsal göstəricilərini optimallaşdırmaq üçün getdikcə daha çox bu hesablamalara əsaslanır.

Sənaye HMI platformaları və istehsalat hesabat proqramları ilə inteqrasiya olunmuş müasir sistemlər operator panelləri və rəhbərlik hesabatları yaratmaq üçün tez-tez vurmaya əsaslanan hesablamalardan istifadə edir.

Sensorların miqyaslandırılması: PLC riyaziyyatının ən vacib tətbiqlərindən biri

Bütün sənaye avtomatlaşdırma hesablamaları arasında sensorların miqyaslandırılması ən geniş yayılmış hesablamalardan biri olaraq qalır.

Demək olar ki, hər bir proses müəssisəsi analoq ölçmələrə əsaslanır.

Bu ölçmələr çox vaxt aşağıdakılardan qaynaqlanır:

• Təzyiq ötürücüləri
• Axın ötürücüləri
• Temperatur sensorları
• Səviyyə ötürücüləri
• Vibrasiya monitorinqi sistemləri
• Güc monitorinqi avadanlığı
• Sürət əks-əlaqə cihazları

Bu cihazların yaratdığı xam dəyərlər operatorların onları düzgün şərh edə bilməsi üçün adətən əvvəlcə riyazi emaldan keçirilməlidir.

Miqyaslandırma hesablamaları çox vaxt birlikdə işləyən vurma və bölmə təlimatlarının kombinasiyasını əhatə edir.

Məsələn, səviyyə ötürücüsü 0-dan 32767 saya qədər dəyişən dəyər yarada bilər. PLC bu dəyəri çənin səviyyəsini göstərən mənalı faiz göstəricisinə çevirməlidir.

Bu çevirmə prosesi böyük ölçüdə riyazi funksiya bloklarına əsaslanır.

Bu hesablamalar olmadan operatorlar faydalı proses məlumatları əvəzinə mənasız ədədi dəyərlər görərdilər.

Bölmə (DIV) funksiya bloku

Bölmə sənaye avtomatlaşdırma sistemlərində geniş istifadə olunan digər vacib arifmetik əməliyyatdır.

Vurma miqyaslaşdırma əmsalına uyğun olaraq dəyərləri artırdığı halda, bölmə dəyərləri mütənasib şəkildə azaltmaqla əks tapşırığı yerinə yetirir.

DIV təlimatı nisbətlərin, orta göstəricilərin, çevirmələrin və mühəndislik vahidlərinin hesablanmasında tez-tez istifadə olunur.

Tipik sənaye tətbiqlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Vahidlərin çevrilməsi üzrə hesablamalar
• Orta qiymətin hesablanması
• Səmərəliliyin təhlili
• İstehsal sürətinin hesablanması
• Axının normallaşdırılması
• Sürət çevirmələri
• Fəaliyyət göstəriciləri

Şəkil 5. Bölmədən mühəndislik vahidlərinin çevrilməsi və fəaliyyət göstəricilərinin hesablanması üçün geniş istifadə olunur.

Ümumi nümunələrdən biri orta istehsal sürətinin hesablanmasıdır.

İstehsal xətti səkkiz saatlıq növbə ərzində 12.000 ədəd məhsul istehsal edirsə, ümumi istehsal həcmini iş saatlarına bölmək saatda orta hesabla 1.500 ədəd məhsul istehsal edildiyini göstərir.

Əməliyyat menecerləri avadanlığın fəaliyyətini qiymətləndirmək və prosesin təkmilləşdirilməsi imkanlarını müəyyənləşdirmək üçün bu məlumatdan tez-tez istifadə edirlər.

Bölmə axın sürətləri, konsentrasiya ölçmələri və enerji sərfiyyatı göstəriciləri ilə bağlı proses mühəndisliyi hesablamalarında da mühüm rol oynayır.

Bu hesablamalar müasir istehsal müəssisələrində həm əməliyyat səmərəliliyini, həm də dayanıqlı inkişaf təşəbbüslərini dəstəkləyir.

Dəyişən tezlikli çevirici tətbiqlərinin arxasında duran riyaziyyat

Dəyişən tezlikli çeviricilər (VFD-lər) arifmetik hesablamaların vacib olduğu digər bir sahəni təmsil edir.

Bir çox sənaye çevirici sistemi sürət istinadlarını faiz, tezlik və ya mühəndislik vahidləri ilə ifadə edir.

PLC əmrləri çeviriciyə ötürməzdən əvvəl çox vaxt riyazi çevirmələr aparır.

Məsələn, operator HMI vasitəsilə konveyerin sürətini dəqiqədə 45 metr olaraq daxil edə bilər. PLC bu mühəndislik dəyərini çevirici üçün uyğun tezlik əmrinə çevirməlidir.

Bu çevirmə üçün çox vaxt vurma və bölmə təlimatlarının kombinasiyasından istifadə edilir.

Dəyişən tezlikli çeviricilər, servo sistemlər və hərəkətə nəzarət platformalarını əhatə edən tətbiqlər maşının dəqiq işləməsini təmin etmək üçün düzgün arifmetik emaldan böyük ölçüdə asılıdır.

Hətta kiçik hesablama xətaları sürətin tənzimlənməsində, mövqeləndirmə dəqiqliyində və maşının ümumi səmərəliliyində nəzərəçarpan fərqlərə səbəb ola bilər.

Modul (MOD) funksiya bloku

OpenPLC-də mövcud riyazi təlimatlar arasında MOD funksiyası yeni proqramçılar tərəfindən ən az başa düşülən funksiyalardan biridir. Bununla belə, təcrübəli idarəetmə mühəndisləri maşınların ardıcıllığında, indeksləmə əməliyyatlarında və dövri istehsal proseslərində modul hesablamalarından tez-tez istifadə edirlər.

MOD təlimatı bölmədən sonra qalan qalığı qaytarır.

Məsələn:

• 10 MOD 3 = 1
• 20 MOD 4 = 0
• 17 MOD 5 = 2

Bu sadə görünsə də, təkrarlanan maşın hərəkətlərinin müəyyən intervallarda baş verməli olduğu hallarda modul məntiqi son dərəcə dəyərli olur.

Şəkil 6. MOD təlimatı bölmədən sonra qalıq qaytarır və adətən indeksləmə və ardıcıllıq tətbiqlərində istifadə olunur.

MOD məntiqinin sənaye tətbiqləri

İstehsal avadanlıqları çox vaxt proqnozlaşdırıla bilən dövrlərə uyğun təkrarlanan əməliyyatlar yerinə yetirir.

Nümunələrə aşağıdakılar daxildir:

• Fırlanan indeksləmə masaları
• Çoxbaşlı doldurma maşınları
• Qablaşdırma sistemləri
• Paletləmə avadanlığı
• Yığım xətti stansiyaları
• Avtomatlaşdırılmış saxlama sistemləri
• Partiya istehsalı ardıcıllıqları

Səkkiz iş stansiyasına malik fırlanan indeksləmə masasını nəzərdən keçirək.

Masa hər dəfə fırlandıqda sayğac bir vahid artır.

MOD 8-dən istifadə etməklə PLC aktiv stansiyanın mövqeyini avtomatik müəyyən edə bilər.

Sayğacları dəfələrlə sıfırlamaq əvəzinə, mühəndislər maşın dövrü ərzində mövqeləri səmərəli izləmək üçün modul hesablamalarından istifadə edə bilərlər.

Bu yanaşma lazımsız idarəetmə məntiqini azaldaraq proqramın sadəliyini artırır.

Qablaşdırma sistemləri dövri hərəkətləri işə salmaq üçün modul hesablamalarından da istifadə edir.

Məsələn, hər onuncu məhsul keyfiyyət yoxlamasından keçməlidir. MOD 10 ilə birləşdirilmiş sayğac yoxlama prosedurlarının dəqiq nə vaxt işə salınmalı olduğunu müəyyən edə bilər.

Bu texnika təkrarlanan hərəkətlərin dəqiq intervallarla yerinə yetirilməli olduğu avtomatlaşdırılmış istehsal xətlərində tez-tez istifadə olunur.

İstehsalın izlənməsi və keyfiyyət təminatı tətbiqləri

Modul funksiyaları istehsal keyfiyyəti strategiyalarını həyata keçirərkən xüsusilə faydalıdır.

Bir çox istehsalçı hər məhsulu yoxlamaq əvəzinə nümunə yoxlamaları aparır.

Modul hesablamalarından istifadə etməklə PLC yoxlama intervallarını avtomatik seçə bilər.

Nümunələrə aşağıdakılar daxildir:

• Hər 10-cu məhsul
• Hər 25-ci qablaşdırma
• Hər 50-ci yığım
• Hər 100-cü partiya

Bu üsul yoxlama xərclərini minimuma endirməklə ardıcıl keyfiyyət nümunələnməsini təmin edir.

İstehsalat mühəndisləri avtomatlaşdırılmış keyfiyyətə nəzarət prosedurları yaratmaq üçün MOD təlimatlarını sayğaclar, verilənlərin qeydiyyatı sistemləri və HMI interfeysləri ilə tez-tez birləşdirirlər.

Üst (EXPT) funksiya bloku

EXPT təlimatı qiyməti müəyyən edilmiş qüvvətə yüksəltməklə eksponensial hesablamalar aparır.

Üstlü hesablamalar əsas hesab funksiyalarına nisbətən daha az istifadə olunsa da, mühəndislik, elmi və prosesə nəzarət tətbiqlərində mühüm olaraq qalır.

EXPT təlimatı aşağıdakı formatdan istifadə edir:

Nəticə = Əsas ^ Üst

Nümunələrə aşağıdakılar daxildir:

• 2² = 4
• 5² = 25
• 10³ = 1000

Şəkil 7. EXPT təlimatı mühəndislik və proses tətbiqlərində istifadə olunan eksponensial hesablamaları yerinə yetirir.

Eksponensial hesablamaların mühəndislik tətbiqləri

Eksponensial funksiyalar sənaye mühəndisliyinin bir çox sahəsində istifadə olunur.

Nümunələrə aşağıdakılar daxildir:

• Axın hesablamaları
• Nasosun fəaliyyətinin modelləşdirilməsi
• Enerji sərfiyyatının təhlili
• İstilik ötürülməsi hesablamaları
• Kimyəvi proseslərin modelləşdirilməsi
• Təzyiq itkisi hesablamaları
• Proqnozlaşdırıcı texniki xidmət alqoritmləri

Maye sistemlərində axın sürətləri çox vaxt təzyiq fərqləri ilə qeyri-xətti əlaqələrə malik olur. Prosesin davranışını dəqiq modelləşdirmək üçün bu əlaqələr eksponensial hesablamalar tələb edə bilər.

Eyni şəkildə, istilik ötürülməsi tənliklərində tez-tez PLC proqramlarında qüvvətə yüksəltmə əmrlərindən istifadə etməklə birbaşa hesablana bilən kvadrat və ya daha yüksək dərəcəli hədlər olur.

Bir çox qabaqcıl hesablamalar hazırda xüsusi təyinatlı kontrollerlər və ya mühəndislik proqramları tərəfindən yerinə yetirilsə də, PLC daxilində birbaşa xüsusi alqoritmlər tətbiq edilərkən EXPT funksiyaları hələ də dəyərlidir.

Riyaziyyat və proses idarəetmə sistemləri

Müasir proses sənayeləri riyazi hesablamalardan böyük ölçüdə asılıdır.

Aşağıdakı kimi obyektlər:

• Neft və qaz müəssisələri
• Kimyəvi emal müəssisələri
• Elektrik enerjisi istehsal edən stansiyalar
• Su təmizləyici qurğular
• Qida emalı müəssisələri
• Əczaçılıq istehsalı sahələri

proses şəraitini qiymətləndirmək və əməliyyatların sabitliyini qorumaq üçün davamlı olaraq hesab funksiyalarına əsaslanır.

Yokogawa CENTUM VP, Honeywell Experion PKS və Emerson DeltaV kimi paylanmış idarəetmə sistemləri hər saniyə minlərlə riyazi hesablama yerinə yetirir.

Bu hesablamalar aşağıdakıları dəstəkləyir:

• PID idarəetmə konturları
• Axının balanslaşdırılması
• Enerjinin optimallaşdırılması
• İstehsalat hesabatlarının hazırlanması
• Avadanlıqların mühafizəsi
• Qabaqcıl proses idarəetməsi

Hətta nisbətən sadə hesab əmrləri belə bu mürəkkəb avtomatlaşdırma sistemlərinin əsasını təşkil edir.

Vəziyyətin monitorinqi və maşınların mühafizəsi üçün hesablamalar

Riyazi əməliyyatlar maşın monitorinqi tətbiqlərində də eyni dərəcədə vacibdir.

Turbinlər, kompressorlar, nasoslar və generatorlar kimi fırlanan avadanlıqlar davamlı emal edilməli olan böyük həcmdə diaqnostik məlumat yaradır.

Monitorinq sistemləri adətən aşağıdakıları əhatə edən hesablamalar aparır:

• Vibrasiyanın amplitudası
• Valın mövqeyi
• Diferensial genişlənmə
• Sürət ölçmələri
• Sürətlənmənin təhlili
• Yastıqların vəziyyətinin monitorinqi

Bently Nevada kimi maşın mühafizə sistemləri xam sensor ölçmələrini mənalı diaqnostik məlumatlara çevirmək üçün böyük ölçüdə riyazi emala əsaslanır.

Bu hesablamalar olmadan proqnozlaşdırıcı texniki xidmət proqramları nasazlıqlar baş verməzdən əvvəl avadanlıqda yaranan problemləri aşkarlaya bilməzdi.

Sənaye 4.0 təşəbbüsləri genişlənməyə davam etdikcə, hesab əməliyyatları avadanlıqların etibarlılığında və vəziyyətə əsaslanan texniki xidmət strategiyalarında getdikcə daha mühüm rol oynayır.

PLC riyazi təlimatlarından istifadə zamanı ümumi səhvlər

Arifmetik funksiya blokları sadə görünsə də, bir çox proqramlaşdırma problemi hesablamaların özündəki xətalardan deyil, düzgün olmayan tətbiqdən qaynaqlanır.

Təcrübəli idarəetmə mühəndisləri başa düşürlər ki, ən böyük çətinliklər çox vaxt məlumatların emalı, miqyaslamanın ardıcıllığı və ədədi məhdudiyyətlərlə bağlı olur.

İşə salınma və nasazlıqların aradan qaldırılması proseslərində bir neçə ümumi səhv dəfələrlə müşahidə olunur.

Yanlış məlumat tipinin seçilməsi

Ən çox rast gəlinən problemlərdən biri hesablamalar üçün uyğun olmayan məlumat tiplərinin seçilməsidir.

Məsələn, tam ədəd hesablaması onluq dəyərləri düzgün ifadə edə bilməz.

Əgər proses dəyişənində bir və ya iki onluq mərtəbəyə qədər dəqiqlik tələb olunursa, INT dəyişənindən istifadə gözlənilməz yuvarlaqlaşdırma nəticələrinə səbəb ola bilər.

Bu problem adətən aşağıdakı hallarda özünü göstərir:

• Temperatur hesablamaları
• Axın ölçmələri
• Təzyiqin miqyaslanması
• Enerjinin monitorinqi sistemləri
• Sürət hesablamaları

Uyğun hallarda REAL dəyişənlərdən istifadə ədədi dəqiqliyi qorumağa və ümumi idarəetmə göstəricilərini yaxşılaşdırmağa kömək edir.

Sıfıra bölmə xətaları

Digər geniş yayılmış problem məxrəcin gözlənilmədən sıfıra çevrildiyi bölmə əməliyyatları ilə bağlıdır.

Bu vəziyyət sensor nasazlıqları, rabitə kəsintiləri və ya gözlənilməz proses şərtləri səbəbindən yarana bilər.

Yaxşı proqramlaşdırma təcrübəsi bölmə hesablamalarını yerinə yetirməzdən əvvəl məxrəc dəyərlərini həmişə yoxlayır.

Sadə yoxlama məntiqinin əlavə edilməsi icra zamanı yaranan xətaların qarşısını ala və sistemin etibarlılığını artıra bilər.

Analoq siqnalların düzgün miqyaslanmaması

Miqyaslama xətaları işə salınmanın gecikmələrinin əsas səbəblərindən biri olaraq qalır.

Ötürücü düzgün qoşulmuş və lazımi qaydada işləyən ola bilər, lakin miqyaslama hesablamaları yanlış konfiqurasiya edildiyi üçün operatorlar yenə də səhv dəyərlər müşahidə edə bilərlər.

Ümumi miqyaslama səhvlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Yanlış mühəndislik diapazonları
• Yanlış çevirmə əmsalları
• Ölçü vahidlərinin uyğunsuzluğu
• Məlumatların kəsilməsi
• Onluq işarənin yanlış yerləşdirilməsi

İşə salınma zamanı diqqətli yoxlama bu problemlərin bir çoxunu istehsalata təsir etməzdən əvvəl aradan qaldıra bilər.

OpenPLC kommersiya sənaye PLC platformaları ilə müqayisədə

OpenPLC sənaye avtomatlaşdırması anlayışlarını öyrənmək üçün əla mühit təmin edir. IEC 61131-3 proqramlaşdırma dillərinə dəstəyi mühəndislərə, tələbələrə və tərtibatçılara bahalı aparat və proqram platformalarına sərmayə qoymadan real PLC proqramlaşdırma üsullarını sınaqdan keçirməyə imkan verir.

Lakin OpenPLC-də nümayiş etdirilən riyazi prinsiplər birbaşa kommersiya sənaye avtomatlaşdırma sistemlərinə tətbiq olunur.

Mühəndisin aşağıdakılardan biri ilə işləməsindən asılı olmayaraq:

• Allen-Bradley ControlLogix
• Siemens SIMATIC S7
• ABB AC 800M
• Schneider Modicon Quantum
• Mitsubishi MELSEC
• Omron CJ seriyası
• Beckhoff TwinCAT

əsas arifmetik əməliyyatlar mahiyyət etibarilə dəyişməz olaraq qalır.

Əsas fərqlər proqramlaşdırma mühitləri, təlimatların adlandırılması qaydaları, aparat arxitekturaları və qabaqcıl funksiya dəstləri ilə bağlıdır.

Riyazi anlayışların özləri universal olaraq qalır.

Bu, OpenPLC-ni bütün dünyada istehsal müəssisələrində tətbiq olunan sənaye səviyyəli avtomatlaşdırma sistemləri ilə işləməyə hazırlaşan mühəndislər üçün dəyərli öyrənmə platformasına çevirir.

Riyazi funksiyalar Sənaye 4.0 təşəbbüslərini necə dəstəkləyir

Sənaye 4.0-ın yüksəlişi avtomatlaşdırma sistemlərində ədədi emalın əhəmiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artırıb.

Müasir fabriklər minlərlə sensor, kontroller, ötürücü və monitorinq cihazından məlumat toplayır.

Bu məlumatlar emal edilməli, təhlil olunmalı və praktiki nəticələrə çevrilməlidir.

Hesab funksiyaları bu prosesin əsasını təşkil edir.

Tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir:

• Avadanlıqların ümumi effektivliyinin (OEE) hesablanması
• Enerjinin idarə edilməsi sistemləri
• Proqnozlaşdırıcı texniki xidmət platformaları
• Rəqəmsal əkiz modelləri
• İstehsal analitikası
• Maşın öyrənməsi üçün məlumatların hazırlanması
• Aktivlərin fəaliyyətinin monitorinqi

Etibarlı riyazi emal olmadan bu qabaqcıl texnologiyalar mənalı əməliyyat intellekti yarada bilməzdi.

Hətta mürəkkəb süni intellekt sistemləri də son nəticədə fundamental hesablamalarla yaradılan dəqiq ədədi məlumatlardan asılıdır.

Real sənaye nümunəsi: Çən səviyyəsinin monitorinqi

10 metrlik saxlama çənində quraşdırılmış 4-20 mA səviyyə ötürücüsündən istifadə edən su təmizləmə müəssisəsini nəzərdən keçirək.

PLC xam analoq siqnalı qəbul edir və operatorlar əsaslandırılmış qərarlar qəbul etməzdən əvvəl onu mənalı mühəndislik vahidlərinə çevirməlidir.

Proses adətən bir neçə hesab funksiyasını əhatə edir:

• Siqnalın sürüşmə dəyərlərini aradan qaldırmaq üçün SUB
• Siqnal diapazonunu normallaşdırmaq üçün DIV
• Dəyəri mühəndislik vahidlərinə çevirmək üçün MUL
• Tələb olunduqda korreksiya əmsallarını tətbiq etmək üçün ADD

Nəticədə alınan səviyyə dəyəri HMI-də göstərilir və avtomatik nasos idarəetmə məntiqində istifadə olunur.

Bu hesablamalar olmadan operatorlar faktiki çən səviyyələri əvəzinə xam ədədi göstəriciləri görərdilər.

Bu nümunə əsas hesab əməliyyatlarının gündəlik sənaye əməliyyatlarını necə birbaşa dəstəklədiyini göstərir.

Real sənaye nümunəsi: Konveyerdə istehsalın izlənməsi

İstehsal müəssisəsi bir neçə konveyer sistemi üzrə hər saat minlərlə məhsul istehsal edə bilər.

Fotoelektrik sensorlar məhsullar yoxlama məntəqələrindən keçərkən onları sayır.

Riyazi təlimatlar daha sonra istehsal statistikası yaratmaq üçün bu məlumatları emal edir.

Nümunələrə aşağıdakılar daxildir:

• ADD-dan istifadə etməklə məhsulların ümumi sayının hesablanması
• SUB-dan istifadə etməklə istehsal hədəfləri
• DIV-dən istifadə etməklə saatda istehsal olunan vahidlərin hesablanması
• MUL-dan istifadə etməklə məhsul çəkisinin hesablanması
• MOD-dan istifadə etməklə keyfiyyət nümunələrinin götürülməsi intervalları

İdarəetmə sistemləri əməliyyat göstəricilərini qiymətləndirmək və istehsal darboğazlarını müəyyən etmək üçün bu metrikalardan istifadə edir.

Bütün hesabat strukturu avtomatlaşdırma sistemi daxilində yerinə yetirilən dəqiq hesabi hesablamalardan asılıdır.

Real sənaye nümunəsi: Turbin monitorinqi sistemləri

Elektrik enerjisi istehsalı obyektləri riyazi hesablamaların kritik əhəmiyyət daşıdığı digər bir mühiti təmsil edir.

Turbinə nəzarət sistemləri fasiləsiz olaraq bunları qiymətləndirir:

• Rotorun sürəti
• Yastıq temperaturları
• Vibrasiya amplitudaları
• Buxar təzyiqi
• Generator çıxışı
• İstilik genişlənməsinin ölçülməsi

Qabaqcıl maşın monitorinqi platformaları hər saniyə minlərlə ədədi dəyəri emal edir.

Turbinə nəzarət sistemləri və Maşınlara nəzarət həlləri kimi sistemlər iş şəraitini qiymətləndirmək və kritik aktivləri qorumaq üçün hesabi funksiyalara böyük ölçüdə əsaslanır.

Bu hesablamalar avadanlıqların fəlakətli nasazlıqlarının qarşısını almağa və əməliyyat səmərəliliyini maksimuma çatdırmağa kömək edir.

Riyazi funksiya blokları ilə miqyaslana bilən PLC proqramlarının qurulması

Funksiya bloku proqramlaşdırmasının əsas üstünlüklərindən biri yenidən istifadə edilə bilməsidir.

Təkrar-təkrar xüsusi hesablamalar yaratmaq əvəzinə, mühəndislər bir neçə layihə boyunca yenidən istifadə edilə bilən standartlaşdırılmış riyazi modullar hazırlaya bilərlər.

Bu yanaşma bir sıra üstünlüklər təqdim edir:

• Ardıcıllığın yaxşılaşdırılması
• Daha sürətli işlənmə
• Problemlərin aradan qaldırılmasının sadələşdirilməsi
• Mühəndislik səylərinin azaldılması
• Uzunmüddətli texniki xidmətin yaxşılaşdırılması

Sənaye sistemləri mürəkkəbləşdikcə standartlaşdırılmış proqramlaşdırma təcrübələri daha da vacib olur.

Yenidən istifadə edilə bilən riyazi funksiya blokları təşkilatlara avadanlıqlar, obyektlər və mühəndis qrupları arasında ardıcıllığı qorumağa kömək edir.

Nəticə

Riyazi əmrlər PLC proqramında sadə hesab alətlərindən daha çox şeydir. Onlar xam sensor məlumatlarını mənalı mühəndislik informasiyasına çevirərək, prosesə nəzarət qərarlarını dəstəkləyərək, istehsal analitikasını mümkün edərək və avadanlıqların etibarlılığını artıraraq müasir sənaye avtomatlaşdırmasının təməlini təşkil edir.

OpenPLC ADD, SUB, MUL, DIV, MOD və EXPT kimi hesabi funksiyalar vasitəsilə bu anlayışları öyrənmək üçün praktiki mühit təqdim edir. Nümunələr sadə görünsə də, eyni hesablamalar istehsal, enerji, infrastruktur və proses sənayelərində tətbiq olunan mürəkkəb avtomatlaşdırma platformalarının əsasını təşkil edir.

Analoq siqnalın miqyaslandırılması və istehsal hesabatlarından proqnozlaşdırıcı texniki xidmətə və qabaqcıl proses idarəetməsinə qədər riyazi əməliyyatlar hər bir müasir avtomatlaşdırma sisteminin vacib komponentləridir. Bu funksiyaları necə və nə vaxt tətbiq etməyi bilən mühəndislər Sənaye 4.0-ın getdikcə artan, məlumatlara əsaslanan tələblərini dəstəkləyə bilən daha səmərəli, miqyaslana bilən və etibarlı PLC proqramları yarada bilərlər.